X
تبلیغات
physiology of animal Iran - نوتریژنومیک ، هدف ها و استراتژی ها:

physiology of animal Iran

فیزیولوژی دام

نوتریژنومیک ، هدف ها و استراتژی ها:

بسم الله الرحمن الرحیم

 نوتریژنومیکس و ژنومیک

( Nutrigenomics & Genomic)

 استاد راهنما : دکتر صادقی

 گردآوری : گلاله مریوانی

خرداد 1389 

نوتریژنومیک ، هدف ها و استراتژی ها:

نوتریژنومیکس بکاربردن ابزارهای ژنومیک با قابلیت بالا در تحقیقات تغذیه ای  است.

ü      کاربردی منطقی ، که باعث افزایش درک چگونگی اثر تغذیه بر مسیرهای متابولیک و کنترل هموستاز و چگونگی مختل شدن این تنظیمات شود.

ü      بررسی بیماریهای وابسته به تغذیه و میزان توسعه بیماریها با حساس کردن ژنوتیپ شخص در اثر مواد مغذی جیره .

ü       استراتژیهای مداخله کننده تغذیه ای برای بدست آوردن هموستاز نرمال و برای جلیوگیری از بیماریهای وابسته به تغذیه.

پس نوتریژنومیکس تلاشی برای مطالعه تاثیر تغذیه در ژنوم بطور وسیع است از دید نوتریژنومیکس مواد مغذی رژیم غذایی سیگنالهایی هستند که بوسیله سیستمهای حساس سلول دریافت میشوند و میتوانند بر بیان ژنها و پروتئینها و متعاقبا تولید متابولیتها تاثیر بگذارند. نوتریژنومیکس این تاثیرات را بررسی میکند همچنین در زمینه تشخیص ژنهایی که در ارتباط با بیماریهای وابسته به تغذیه هستند و چگونگی مکانیسم عمل آنها فعالیت دارد.

نوتریژنومیکس آنالوگهای فارماکوژنومیکس را هم در برمیگیرد اگرچه این تفاوت مهم است که فارماکوژنومیکس علاقه مند به بررسی اثرا ترکیبات داروئی خالصی که بطور دقیق تهیه شده ناد میباشد اما در هر حال نوتریژنومیکس پیچیدگی و تغییر پذیری مواد مغذی را هم دربرمیگیردمواد مغذی در بدن میتوانند به غلظتهای (μM to mM) بدون اینکه سمی شوند برسند و هر ماده غذایی میتواند به هدفهای بیشمار با میل ترکیبی متفاوت و مشخص بپیوندد اما در مقابل داروها در غلظتهای کم و با یک افینیته نسبتا بالا و انتخابی برای یک تعداد محدود از هدفهای بیولوژیکی مصرف میشوند با وجود این تفاوتها تحقیقات تغذیه ای در این زمینه هم میتواند بسیار مفید باشد.

مواد مغذی بعنوان سوخت، کوفاکتور، و میکرونوترینتها میتوانند اثرات مهمی در بیان ژن، پروتئین و متابولیسم داشته باشند. ساختار مولکولی یک ماده مغذی مسیر سیگنالهای بخصوصی را که فعال میشوند تعیین میکند. تغییرات کوچک در ساختار میتواند یک تاثیر عمیق در مسیرهای حساسی که فعال شده اند بگذارد بعنوان مثال اسیدهای چرب غیر اشباع  3ω اثر مثبتی بر بینظمی های قلبی میگذارند درحالیکه اسیدهای چرب 16 و 18 کربنه اشباع (اسید استئاریک و اسید پالمیتیک) اثر مثبتی ندارند بعلاوه اسیدهای چرب 18 کربنه غیر اشباع 6ω (اسید اولئیک و لینولئیک اسید) سطح پلاسمایی لیپوپروتئینهای با دانسیته پایین (LDL) کلسترول کاهش میدهند.

گیرندهای مواد مغذی :

فاکتورهای رونویسی مهمترین عواملی هستند که بواسطه مواد مغذی روی بیان ژن تاثیر میگذارند.گیرنده های هورمونی هسته ای خانواده ای بزرگ از فاکتورهای رونویسی با 48 عضو در ژنوم انسان هستند که گروه بسیار مهمی از گیرنده های مواد مغذی هستند. گیرنده های بیشماری در این خانواده بزرگ با مواد مغذی و متابولیتهایشان باند میشوند که اینها شامل : گیذنده رتینوئیک اسید(RAR) ، گیرنده رتینوئیدX  (RXR)، گیرنده های اسیدهای چرب (PPARS)و گیرنده های X کبد(LXR)، گیرنده ویتامین D (VDR)،گیرنده اگزی استرول(LXR)، گیرنده نمکهای صفراوی(FXR)، گیرنده دیگر اجزاء هیدروفوبیک غذا(CAR)و گیرنده X آبستنی (PXR). گیرنده های هسته ای با RXR برای توالیهای نوکلئوتیدی بخصوصی در نواحی پروموتور از تعدای بزرگی از ژنها باند میشوند. در طول باند شدن گیرنده های هسته ای متحمل یک تغییر تطبیقی میشوند که منجر به تفکیک هماهنگی ممانعت شونده های مشترک و بکار گیری پروتئینهای فعال کننده مشترک برای توانایی فعال کردن رونویسی میشود.

                  

در ارگانلهای فعال از نظر متابولیکی ، همچون کبد، روده و بافتهای چربی این فاکتورهای رونویسی به عنوان سنسورهای مواد مغذی برای تغییر در سطوح رونویسی DNA از ژنهای بخصوصی در پاسخ به تغییرات مواد مغذی عمل میکنند      

گیرنده های هورومونی هسته ای در تنظیم فرایندهای بیشماری نقش مهمی دارند از جمله  متابولیسم مواد مغذی ، توسعه جنین و تکثیر و تمایز سلول. بنابراین به آسانی میتوان گفت مواد مغذی در سطح وسیعی بر فعالیتهالی سلول تاثیر میگذارند.

میکرونوترینتها و تاثیرشان بر DNA :

تقریبا 40 میکرونوترینت(ریز مغذی ) در رژیم غذایی انسان نیاز است مصرف زیر حد مطلوب میکرونوترینهای بخصوصی وابسته است با بیماری های قلبی عروقی ( ویتامینهای B ، ویتامین E و کاروتنوئیدها)، سرطان ( فولات ، کاروتنوئیدها)، نقص مجاری عصبی (فولات) و توده های استخوانی (ویتامین D ). برای مثال کمبود B6 ، B12و فولات به افزایش سطوح هموسیستئین سرم  وابسته است . هایپر همو سیستنمیا یک عامل خطرناک و علامتی برای بیماری های قلبی عروقی است اما مکانیسم آن در سطح مولکولی کشف نشده است. جدول زیر اثر میکرونوترینتها را بر آسیب DNA  نشان میدهد.

 

 

شمای بیان ژن :

امروزه میکرو آرایه ها (microarrays) امکان ارزیابی اثر یک جیره بخصوص یا مواد مغذی را در بیان نسبت بزرگی از کل ژنوم فراهم میکنند. مثالهای جدید از این دیدگاه شامل شکل بیان ژن در طول محدودیت انرژی و روزه داری و آزمایش اثرات کمبود یک ماده مغذی است.

 

 

ژنومیک :

عبارت است از تجزیه ژنوم موجودات در جهت تعیین توالی DNA کامل برای تعیین نقشه ژنتیکی آنها در مقیاس دقیق.

اینها تلاشهایی در جهت معلوم کردن ژنوم داخلی پدیده هایی همچون هتروزیس ، اپیستازی و پلئوتروپی هستند. فهم کامل ژنوم نیاز به بررسی الگوهای بیان ژن دارد که مهمترین ابزارها در این زمینه میکرو آرای ها (Microarrays) و بیوانفورماتیک ها هستند.

 

 

ژنومیکهای تغذیه ای :

فهم این شاخه جدید از تحقیقات ژنومیک میتواند در 5 اصل مسلم زیر خلاصه شود:

1 مواد غذایی رایج  بر ژنوم انسان بطور مستقیم و غیر مستقیم برای تغییر در بیا ن ژن یا ساختار تاثیر میگذارند.

2-تحت شرایط معینی و در اغلب اشخاص ، رژیم غذایی میتواند یک فاکتور خطر زای جدی برای یک تعداد از بیماریها باشد

3- اغلب ژنهای  diet-regulate  (توسط غذا تنظیم میشوند)نقش مهمی در حمله ، شیوع ، پیشرفت و شدت بیماری های مزمن بازی میکنند.

4-درجه تاثیر جیره بر تعادل سلامتی وچگونگی  بیماری ممکن است به ترکیب ژنتیک فرد هم بستگی دارد.

5-مداخله مواد مغذی بر مبنای علم نیازمندیهای تغذیه ای ، وضعیت تغذیه ای و ژنوتیپ میتواند برای جلوگیری، تسکین دادن یا بهبود بیماری های مزمن استفاده شود.

 

 

 

اغلب ژنهای diet-regulate میتوانند یک نقش مهم در بیماریهای مزمن ایجاد کنند :

تغییر از وضعیت سلامت به وضعیت بیماری در اثر تغییر در بیان ژن یا در اثر تفوت در فعالیت پروتئینها و آنزیمها ایجاد میشود.مثال واضحی از اثر متقابل ژنوتیپ و تغذیه در بیماری مزمن دیابت نوع 2 است . دیابت نوع 2 شرایطی است که اغلب در افراد چاق و بی تحرک  و گروههای کوچک معینی ایجاد میشود.ثابت شده که علائم بیماری را میتوان بوسیله افزایش فعالیت( تحرک ) و بوسیله کاهش مصرف کالری ( بخصوص چربی ) کاهش داد بعبارت دیگر بیان اطلاعات ژنومیکی بوسیله تغییر در شرایط محیطی ( مثل غذا ) تعییر میکند .

 

غذا میتواند یک فاکتور خطر زا برای بیماری باشد:

گالاکتوزمیا (galactosemia) یک نقص مغلوب نادر است در گالاکتوز 1 – فسفات یوریدیل ترانسفراز(GALT). نداشتن GALT منتج میشود در تجمع گالاکتوز در خون میشود که میتواند باعث یکسری مشکلات از جمله عقب ماندگی ذهنی شود.فنیل کتونوریا(PKU) یک صفت مغلوب دیگر است که در سال 1934 کشف شد، PKU نقص در آنزیم فنیل آلانین هیدروکسیلاز است که منجر به تجمع آلانین در خون میشود تجمع سطوح بالای فنیل آلانین در خون میتواند دلیل آسیبهای نورولوژیکال باشد. هر دو بیماری  گالاکتوزمیا و PKU میتوانند در کودکان بعد از تولد غربال شوند این بیماریها میتوانند با جیره های حاوی مقادیر کم لاکتوز و فنیل آلانین( بترتیب) مدیریت شوند.گالاکتوزمیا و PKU  صفات تک ژنی هستند پس براحتی میتوانند بوسیله تغییر در جیره شناسایی و معالجه میشوند .بساری از بیماریهای مزمن پلی ژنیک(چند ژنی) هستند و از اثر متقابل بین یک زیر گروه از ژنها و فاکتورهای محیطی ناشی میشوند.

ارتباط بین مصرف غذا بخصوصی و بیماری مزمن برای اولین بار در سال 1908 گزارش شد بر مبنای مشاهدات Ignatovsk که خرگوش را با گوشت و شیر و تخم مرغ تغذیه کرد و در نتیجه آسیبهای شریانی مشابه با تصلب شرایین در انسان توسعه پیدا کرد.

وابستگی کلسترول با هیپر کلسترولمیا (hyper cholesterolemia) و هیپرکلسترولمیا با تصلب شرایین مرکز توجه تلاشها در ارتباط بین مقدار انرژی و سطوح و نوع ویتامینها، چربی و کربوهیدراتها با تصلب شرایین ، دیابت ، چاقی ، سرطان و دیگر بیماریهای مزمن بوده است.

به دلیل تنوع ژنتیکی هر شخص پاسخ متفاوتی به محیط میدهد. بوسیله ژنوم انسان و پروژهای SNP (Single-nucleotide polymorphism) اثبات شده که میلیونها جفت باز بین اشخاص متفاوت هستند و اغلب این تفاوتها میتواند برروی پاسخ شخص به محیط تغذیه ایش نسبت به اشخاص دیگر تاثیر بگذارد .تغییر دادن وضعیت کروماتین و تغییرات در متیلاسیون DNA بوسیله جیره هایی که غیر بالانس هستند تحریک میشود که باعث تغییراتی در بیان ژن میشود که برگشت ناپذیرند از اینرو در برخی بیماریهای مزمن علائمی ایجاد میشود که برگشت ناپذیرند.

 

بررسی اثرات NSP ها(پلی مورفیسم تک نوکلئوتیدی):

یک مثال ساده و قابل توجه از اینکه چگونه SNP ها بیان ژن را تغییر میدهند تحمل لاکتوز (Lactose tolerance) جیره میباشد.پستانداران بالغ نمونه تجمل لاکتوز هستند یک جهش باعث بیان ژن Lactase-phlorizin hydrolase  شدکه تا پیری این اثر باقی میماند.اگرچه 11 پلیمورفیسم از این ژن وجود دارد یک SNP (C1390T )  در بالای بخش 14 کیلو بازی از LCH واقه شده است که بسیار زیاد وابسته به ثبات لاکتاز است. این پلی مورفیسم اثر متقابل تنظیمی DNA- پروتئین که بیان ژن را کنترل میکند تغییر میدهد. SNPها همچنین ممکن است پیوندها ( اتصالات) را تغییر دهند همچنین یک زیر گروه از SNP های رمز گذاری(SRD5A2) فعالیت بیوشیمیایی آنزیم ها ، پروتئین ها و فرآیندهای سلولی   را تغییر میدهند یک مثال در این زمینه ، استروئید 5- α ردوکتاز است این آنزیم یک آنزیم کلیدی در متابولیسم آندروژن در پروستات است که بطور طبیعی 13 نوع  در جمعیت انسانی دارد9 نوع از این انواع فعالیت SRD5A2 را 20% کاهش میدهند و 3 نوع دیگر فعالیت را 15% افزایش میدهنداز آنجائیکه SRD5A2 دی هیدروتسترون تولید میکند و دی هیدروتسترون ژنها را در پروستات تنظیم میکند این 9 گونه در استروئید 5 – α ردوکتاز ممکن است بر شیوع یا شدت سرطان پروستات تاثیر بگذارد.

ابزارهای مولکولی جدید امروزه قادر به بررسی هر یک از مراحل انتقال اطلاعات از DNA به mRNA به پروتئینها و نتیجتا به اعمال متابولیک هستند. اثر متقابل پروتئین- پروتئین و تغییر فعالیت پروتئنها بوسیله واسطه های متابولیک همچون اثرات کنتیک وتنظیم آلوستریک مثالی در این زمینه هستند.

شکل زیر نمای ساده ای  از پیچیدگی اثر متقابل بین غذا و ژنوم پستانداران برای مثال تغییرات اپی ژنتیک، کنترل پروتئم، تنظیم آلوستریک و حفظ اشتراکات متابولیکی و اتصالات داخلیشان را نشان میدهد.

 

لیپیدهای رژیم غذایی و بیان ژن:

تغذیه یک فاکتور محیطی کلیدی است که مخصوصا در بیماریزایی و پیشروی چندین بیماری پلی ژنیک وابسته به رژیم غذایی مورد بحث است.اسیدهای چرب رژیم غذایی با چندین فاکتور رونویسی حساس به تغذیه واکنش میدهند.

 

 

این اساس مولکولی برخی از اثرات تغییر ترکیب اسیدهای چرب رژیم غذایی را با سلامت انسان روشن می کند.سندرم متابولیک یک شرایط بسیار معمول است که بوسیله مقاومت انسولین، چاقی شکم، دیسلیپیدیمیا و افزایش فشار خون مشخص میشود.اغلب دیابت ملیتوس نوع 2 مقدم تر است و همرا با خطر بزرگتر بیماریهای قلبی عروقی است. تحقیقات نشان میدهد که اثر متقابل بین محرکهای متابولیک تغذیه ای و سیگنالهای پیش تحریکی در علم تشخیص علت مرض مقاومت انسولین و توسعه سندرم متابولیک  یک نقش مهم دارد.

زمینه ژنتیک شخص میتواند وضعیت ماده مغذی پاسخ متابولیکی و زمینه بیماریهای وابسته به تغذیه را مشخص کند همچنین مواد مغذی میتواند اثر مستقیم و متقابل با فاکتورهای رونویسی برای بیان ژن داشته باشد. تعدای از فاکتورهای رونویسی که به مواد مغذی و اجزاء غیر مغذی خوراک حساس هستند شناخته شده اند.

 

 

 

از آنجائیکه زمینه ژنتیکی شخص میتواند پاسخ به تغذیه درمانی و یا پیشرفت بیماری وابسته به رژیم غذایی را تعیین کنددرک اینکه مواد مغذی در مقابل لیگاندهای فارماکولوژی مخصوص میتوانند یک سری اثرات مستقیم و غیر مستقیم در بیان ژن داشته باشند مهم است.

 

 برای بیانDown-regulationیا Up-regulation برای مثال اسیدهای چرب رژیم غذایی میتوانند با یک تعداد از فاکتورهای

ژنهای بخصوصی واکنش دهند، بعلاوه اسیدهای چرب متابولیک مشتق شده ممکن است اثر میانجی (واسطه) در تغییر بیان ژن داشته باشند.

بعنوان مثال آیکوزانوئیدها، پروستاگلندینها و لوکوترینها اسیدهای چرب مشتق شده از مسیرهای متابولیکی سیکلو اکسی ژناز و لیپو اکسی ژناز که میانجی اثر اسیدهای چرب اولیه مداخله کننده در بیان ژن هستند.بعلاوه اسیدهای چرب مشتقی ممکن است سیگنالهای سلول را و سپس بصورت آبشاری رونویسی ژن را تغییر دهند .مثلا تغییر القاء لیپید مشتق شده  دومین پیام آور دی اسیل گلیسرول اثر فعالسازی بر فرم C پروتئین کیناز که میانجی بسیاری از اعمال سلولی از جمله رشد سلول، فعالسازی و تمایز  است میگذارد.بنابرای اثرات لیپیدهای جیره در بیان  ژن که سرانجام بر هموستاز یا dysregulation اثر میگذارد ممکن است مستقیم یا غیر مستقیم بر تنظیم رونویسی اثر بگذارد.

نقش منیزیم در ثبات ژنومیک:

در سیستم سلولی منیزیم دومین عنصر فراوان است و بطور اساسی در همه مسیرهای متابولیکی درگیر است در غلظتهای مناسب فیزیولوژیکی منیزیم خودش genotoxic  نیست اما به مقدار زیادی برای نگه داری ثبات ژنومیک لازم است بعبارت دیگر اثر پایدار کردن در ساختار DNA و کروموزوم دارد. منیزیم بوسیله گروه های باردار مثبت کمپلکس کننده نقش ساختاری دارد بعبارت دیگر فسفات در نوکلئیک اسیدها نقش کاتالیکی در فعال سازی آنزیم ها یا ممانعت کنندگی و نقشهای تنظیمی بوسیله تعدیل کردن تکثیر سلولی ، پیشرفت چرخه سلولی و تمایز سلولی دارد و اگرچه  در مقایسه با هموستاز کلسیم کمتر استفاده میشود، محتوای منیزیم داخل سلولی بوسیله افزایش مصرف منیزیم، انتشار به خارج و تقسیم بندی داخل سلولی و همچنین در پاسخ به تحریکهای خارجی تنظیم میشود.در ارتباط با تثبیت ژنوم چندین جنبه دارد: نقش منیزیم در همانند سازی DNA و سنتز پروتئینها، کوفاکتوریست برای پروتئینهای ترمیمی DNA ، نقش در نگه داری وضعیت ضداکسید اتیو سلول و سرانجام اثر در تنظیم چرخه سلولی.

کمبود منیزیم یا جابجایی mg+2 بوسیله دیگر یونهای فلزی دو ظرفیتی منتج به افزایش ناپایداری ژنومیک، ممانعت در ترمیم DNA ، استرسهای اکسیداتیو ،پیری و سرطانزایی میشود. توزیع منیزیم در داخل سلولها بسیار تنظیم شده است و بسیاری از آنزیم ها در مسیرهای مختلف بیوشیمیایی بوسیله تغییر در منیزیم آزاد  فعال یا سرکوب میشوند که اغلب این آنزیمها در ارتباط با نگه داری ثبات ژنومیک هستند.منیزیم بطور اختصاصی در ارتباط با صحت همانند سازی DNA بوده و یک پیش نیاز مهم برای انتقال اطلاعات در طول همانند سازی است بعلاوه کوفاکتور ضروری در ترمیم شکافهای نوکلئوتیدها، ترمیم شکاف بازها و ترمیم عدم تطابق میباشد، همچنین منیزیم برای برداشت DNA ی که در اثر موتاژنهای محیطی آسیب دیده است لازم است.از آزمایش بر روی حیوانات و مطالعات اپیدیمولوژی مشخص شده است که کمبود منیزیم یکپارچگی غشاء را کاهش میدهد و انجام وظایف غشا به مخاطره میافتد

منیزیم و سرطان : ارتباط بین منیزیم و سرطان پیچیده است و چندین جنبه داردکه بطور جداگانه مطرح شده است: 1- پتانسیل فشرده کمبود منیزیم در انتشار تومور  2 – اختلال هموستاز منیزیم در سلولهای تومور 3- اثرکمبود منیزیم یا اثر مکملی در پیشرفت تومورهای موجود. در انسان میانگین مصرف روزانه تقریبا 300 میلی گرم در روز است و منابع اصلی آن گیاهان سبز، حبوبات ،گوشت و آب نوشیدنی است تعادل منیزیم بواسطه جذب روده ای و دفع کلیوی تنظیم میشود. پس مقدار منیزیم جذب شده از یک جیره کم منیزیم ممکن است بیشتر از 75% و از یک جیره با منیزیم بالا کمتر از 25% باشد.همبستگی منفی بین وضعیت منیزیم و بیماریهای قلبی عروقی وجود دارد و همچنین همبستگی منفی بین وضعیت منیزیم و ایجاد تومور وجود دارد.

 

نوتریژنومیک و سرطان :

شیوع سرطان به عنوان یک چالش بزرگ در آینده مطرح شده و برای مواجه شدن با این چالش به یک استراتژی ممانعت کننده نیاز است . تغییر در عادتهای غذایی بطور بالقوه یک دیدگاه موثر برای کاهش خطر سرطان میباشد. تشخیص اثرات بیولوژیکی یک غذای بخصوص یا اجزا فعال زیستی (bioactive) که وابسته به سرطان هستند و همچنین پیش بینی قابلیت شخص از نظر ژنتیکی برای ابتلاء به سرطان عناصر ضروری برای ارزیابی مداخله ذینفع غذا در پیشگیری از سرطان میباشند.در اصل استفاده از مارکرهای زیستی برای ارزیابی استعداد شخص در ابتلاء به سرطان باید به آسانی قابل دسترس و قابل اطمینان باشد. اگرچه پاسخ اشخاص به اجزاء bioactive تنها به غلظت موثر این اجزاء در غذا وابسته نیست و بلکه به غلظت انها در بافت هدف هم بستگی دارد. یافتن اجزاء درگیر در اثر متقابل بین ژنها و غذا در یک شخص میتواند بطور بالقوه به تعیین مولکولهای مهم هدف در جلوگیری یا کاهش علائم سرطان کمک کند. نتایج تحقیقات نشان میدهد که اثرات غذا 30 تا40% (بصورت تخمینی)در همه انواع سرطان نقش دارد اگرچه درصد واقعی شناخته نشده  و بستگی به نوع سرطان و اجزاء بخصوص جیره دارد.

بسیاری از مطالعات نشان میدهد که سرطانهای سینه ، پروستات، کبد و ششها وابسته به مصرف غذا هستند . هرچند افزایش کالری در اصل وابسته با افزایش خطر سرطان است اما بسیاری از اجزاء bioactive غذا همچون کلسیم، روی، سلنیوم، فولات، ویتامینهایC ،D و E، کاروتنوئیدها، فلانوئیدها، ایندولها ، اجزاء سولفور آلیل، اسید لینولئیک مزدوج و اسیدهای چربN-3  ممکن است تاثیر مثبتی بر متابولیسم کارسینوژن، سیگنالهای سلولی ، کنترل چرخه سلولی و آپوپتوسیس، تعادل هورمونی و آنژیوژنسیس بگذارند.

اخیرا اثرات تغذیه در متیلاسیون DNA و نقش اپی ژنتیک در جلوگیری از سرطان مشاهده شده است. مطالعات در مردم سودان نشان میدهد که همبستگی بالایی بین مصرف روغن بادام زمینی آلوده به آفلاتوکسینها و خطر ابتلاء به بیماری سرطان سلولهای کبدی وجود دارد

تغذیه و جلوگیری از سرطان:

مطالعات نشان میدهد که همه مسیرهای سیگنالی مهم در انواع مختلف سرطان تحت تاثیر مواد مغذی قرار گرفته وغیر تنظیمی میشوند . مسیرهای مطالعه شده شامل:

ü      متابولیسم کارسینوژن

ü      ترمیم DNA

ü      تکثیر سلول و تمایز

ü      تعادل اکسیدان و آنتی اکسیدانها

ü      آنژیوژنسیس

بنابراین بیشتر از 100 ماده گیاشیمی(Phytochemicals) برای جلوگیری از سرطان شناخته شده است.


 

ü       

تغذیه و سیستمهای آنزیمی:

دو نوع سیستم آنزیمی درگیر در متابولیزم داروها در بدن هستند:

 فاز I : آنزیم های سیتوکروم P-450 (Oxidation and reduction)

فاز II : آنزیمهای که گلوکورونیداسیون، سولفاسیون، استیلاسیون و متییلاسیون  را انجام میدهند.

نشان داده شده که فعالیت آنزیمهای فاز 2 بواسطه اصل پاسخ آنتی اکسیدانی (ARE)که واقع  در ناحیه پروموتورهای ژنهای بخصوصی است صورت میگیرد.اجزاء جیره همچنین میتوانند بسیاری از آنزیمها را بواسطه فعال کردن مسیرهای هدایت سیگنال  تحریک کنند.سه مسیر سیگنالی شناخته شده بوسیله اجزاء جیره تعدیل میشوند که عبارتند از :

ü      میتوژن فعال شده پروتئین کیناز (MAPK)

ü      پروتئین کیناز حلقوی (PKC)

ü      فسفاتیدیل اینوزیتول 3 کیناز(PI3K)

اجزاء فعال زیستی (Bioactive) موجود در میوه ها و سبزیجات میتوانند بوسیله چندین مکانیسم همچون بلوکه کردن فعالیت متابولیکی  بواسطه افزایش دتوکسی فیکاسیون(دفع مسمومیت) از تولید سلولهای سرطانی جلوگیری کنند .

مطالعات آزمایشگاهی نشان داده اند که اجزائ غذاهای گیاهی میتوانند آنزیمهای مسمومیت زدا راتحریک کنند برای مثال فلانوئیدها، فنولها، ایزوتیوسیانات ها، اجزاء سولفور آلیل، ایندولها و سلنیوم.

تغذیه و پیری:( دیدگاه ژنومیک و اپی ژنتیک)

فاکتورهای رژیم غذایی یک اثر عمیق در بسیاری جنبه های سلامتی بانضمام پیری بواسطه اثرات متقابل با ژنوم دارند.کاربرد تکنولوژی های با قابلیت بالای ژنومیک در تحقیقات تغذیه ای یک دیدگاه جدید برای فهم مکانیسم های مولکولی بوسیله اثرات تغذیه بر پیری پیشنهاد میکند. دو بخشی که در این زیمنه بیشتر نمایان میشوند 1- تعدیل تغذیه ای آسیب DNA و ترمیم 2-تعدیل تغذیه ای نشانه های اپی ژنتیک هستند.در طول پیری کاهش توانایی پیشرونده ایی به عنوان یک چالش فیزیولوژیکی غالب میشوداین کاهش قابلیت هموستازی بخاطر درجه زیاد بیان ژنها بصورت نابجا ظاهر میشود برای مثال کاهش تحمل استرس در افراد پیر ممکن است همراه با توانایی کم سنتز پروتئینهای حمایتی در مقابل  استرس در داخل سلولی یاشدعلم تغذیه معتقد به یک تعدیل کننده مهم در دوران پیری به استثناء محدودیت انرژی است.

بعنوان مثال در ماهیچه پیری ناشی  از یک الگوی متفاوت از مشخصات بیان ژن میباشد که پاسخ استرسی با کاهش بیان ژنهای بیوسنتتیک و متابولیک همراه است. بطور شگفت آوری این تغییرات بطور جزئی یا کلی به محدودیت انرژی در ماهیچه و کبد برمیگردد.

 

 

تعدیل تغذیه ای آسیب  DNA و ترمیم:

اگر فرضیه بیان نابجا ژن در دوران پیری که نتیجه آسیب ترمیم نشده ژنوم است صحیح باشداین عامل از داست دادن ظرفیت خموستازی که یکی از مشخصات پیری میباشد است . پس فاکتورهایی که آسیب DNA را محدود میکنند و یا ترمیم را افزایش میدهند قادر به بهبود فنوتیپ نرخ پیری میباشند.بین این فاکتورها تغذیه به عنوان یک اصلاح کننده محیطی کلیدی مطرح است سالهای زیادی مطالعه برروی اجزاء آنتی اکسیدانی جیره صورت گرفته است که این اجزاء شامل ویتامینهای A ، Cو E و غیر مغذیهایی همچون لیکوپنها و پلی فنولها میباشند که در جستجوی رادیکالهای آزاد بوده و بنابراین از آسیب DNA ، پروتئینها و لیپیدها در سلول جلوگیری میکنند.

اخیرا منتشر شده که آنتی اکسیدانها جیره علاوه بر نقش در جلوگیری از آسیب DNA ف در افزایش ترمیم DNA هم نقش دارند.فاکتورهای اندوژنوس و اگزوژنوس ژنوم را در معرض آسیبهای پیوسته قرار میدهند اما انسانها یک دامنه وسیعی از مکانیسمهای کشف آسیب در DNA و ترمیم را دارند.

متیلاسیون DNA در طول پیری :

برای بیشتر از دو دهه است که در شرایط آزمایشگاهی و زنده  کشف شده که ظرفیت متیلاسیون سلولها در طول پیری 5 برابر کاهش پیدا میکند و این تغییر اپی ژنتیکی ممکن است مسئولی برای غیر عادی بودن بیان ژن در سرطان و پیری باشد.

 

ژنومیک و ناتوانی های قلبی :

بیماریهای قلبی عروقی یکی از بیشترین بیماریهای شایع در جامعه غرب است و منسوب به دلیل یکی از هر 5 مرگ و میر در آمریکا در هر سال میباشد.مطالعات اپیدیمولوژیکی ثابت کرده است که یک پیوستگی واضح بین لیپیدها و توسعه بیمازیهای قلبی عروقی وجود داردعمدتا دو لیپو پروتئین باعث بیماریهای قلبی میشوند:

لیپوپروتئینهای با دانسیته پایین (LDL) و لیپوپیروتئینهای با دانسیته بالا (HDL) کمپلکسهای ماکرومولکولی شامل یک هسته لیپیدی هستند که بوسیله یک سطح تک لایه شامل فسفولیپیدها ، کلسترول غیر استریفیه و پروتئینهای بخصوصی احاطه شده اند.اولین بحث در درمان این بیماری تغییر شیوه های زندگی از جمله تغییر در عادتهای غذایی و فعالیتهای فیزیکی است که همراه با کاهش وزن میباشد بحث دو م ترکیبات داروئی همچون Statin ها هستند که بطور موثری مناع فعالیت کبدی بتاهیدروکسی بتا متیل گلوتاریل کوآنزیم A ردوکتاز و سرانجام کاهش سطح کلسترول در خون میشود میزان پاسخ به هر کدام از روشهای درمان بستگی به تفاوتهای ژنتیکی در جمعیتها دارد یکسری ژنهای  که نقش حیاتی در مقابل حمله یا مقاومت در مقابل بیماریهای قلبی و اثرات متقابلشان  با اجزاء جیره  بازی میکنند شناخته شده اند.

 

 

 

نوتریژنومیک وسندرم متابولیک:

یکی از هدف های مهم نوتریژنومیک تمرکز برروی نقش استرستهای متابولیکی در پیدایش سندرم متابولیک است این هدف بلند پروازانه است اما مبنی بر این عقیده است که تغذیه باید بر سلامت و جلوگیری از بیماریها و مکملا درمان فارماکولوژیکی آنها تمرکز کند.برای این هدف به بیومارکرهای فنوتیپی مبنی بر ژنومیک نیاز است که کشف سریع آغاز بیماریها و حالت مستعد شدن به سندرم متابولیک را ممکن کند. این شرایط به استرسهای متابولیکی برمیگردد و فهم مکانیسمها در سطح مولکولی( بعبارت دیگر در سلولها واندامها وقتی که ما غذا میخوریم یا غذا نمیخوریم و یا اینکه زیاده از حد غذا مصرف کنیم چه اتفاقی می افتد)در نتیجه باید با استفاده از ژنوتیپ خطر ابتلاء به بیماریهای وابسته به استرستهای تغذیه ای تخمین زده شود.

 

ژنها و مواد مغذی به چندین روش واکنش میدهند:

بیماریهای مزمن رایج در فرآیندهای بیوشیمیایشان پیچیده هستند بسیاری از این بیماریها تاثیرات ژنتیکی قوی دارند که که همان دلیل تفاوتها در بیان بالینی بیماری است.ارائه بالینی یک بیماری پیچیده نتیجه پاسخ بافت به آغاز بیماری بدلیل اثرات جامع ژنتیک و تغییر دهنده های محیطی است بعبارت دیگر نقش اجزاء مواد مغذی همچون منابع انرژی و کوفاکتورهای آنزیمی غذا یک اثر که یک اثر مستقیم و اساسی بر بیان ژن دارند و کوفاکتورهای محیطی دیگرکه پتانسیل تاثیر بر ظهور بیماری را دارند باید تشخیص داده شود.

 

 

ژنومیک تغذیه ای در نشخوار کنندگان :

دستکاریهای تغذیه ای و استراتژیهای تغذیه ای ابزارهای کلیدی برای تاثیر گذاری در تولید نشخوارکنندگان هستند.عملکرد تولید مثل و باروری گاوهای شیری تا حد زیادی بوسیله تغذیه و همچنین زمینه ژنتیکی حیوان تحت تاثیر قرار میگیرند. این مسئله بخصوص در دوره اول شیردهی وقتی که حیوان به عدم تعادل جیره حساس تر است مهمتر میباشد.

تغذیه بیشتر روی حیواناتی که برای تولید بیشتر انتخاب شده اند تاثیر دارد.با وجود اهمیت این موضوع در سیستمهای تولید شیر ، روشهایی برای روشن کردن مکانیسمهای مولکولی که این تغییرات را شرح میدهند وجود ندارد. مطالعات نوتریژنومیک بر روی گاوهای شیری و گوشتی نادر است اما اینکه بین تغذیه ، ژنتیک و باروری و رشد ارتباط وجود دارد تائید شده است.در طی تحقیقاتی کشف گردیده که از دیدگاههای آماری اساسی در  مشخصات و تغییر اثرات جیره  بر بیان ژن در ماهیچه گوساله های پرواری  تغذیه شده با جیره های متفاوت از لحاظ کیفیت میتواند استفاده شود.

تفاوت بیان ژن در این مطالعه بوضوح ارزش استفاده از Microarrays های  را برای اثبات اثرات رژیم غذایی بر تنظیم رونویسی نشان میدهد. در این مطالعه گوساله های تغذیه شده با جیره های فقیر ژنهای بخصوصی که در ارتباط با برگشت پروتئین(protein turnover) ، تغییر وضعیت سلولهای استخوانی و متابولیسم هموستاسیس هستند بیان میشوند. بسیاری از این تغییرات میتواند در طول محدودیت غذایی، از رشد حیوان و فیزیولوژی آن پیش بینی شود.

 

اثر سلنیوم بر بیان ژن :

اثر سلنیوم بر بیان ژن در موش مورد بررسی قرار گرفته است در این مطالعه منتشر شده که کمبود سلنیوم بر الگوهای سنتز پروتئین در موش بوسیله تنظیم بیان ژنهای بخصوصی در سطح رونویسی تاثیر میگذارد. ژنهایی که بوسیله نقص سلنیوم در موش  up-regulated (بیش از حد بیان) میشوند شامل ژنهایی هستند که وابسته به پاسخ های استرسی ، رشد و چرخه سلول هستند. در زمان مشابه ژنهایی که down-regulated  (کمتر ازحد بیان  ) میشوند شامل آنهایی هستند که وابسته به مکانیسمهای مسمومیت زدایی ، تولید سلنوپروتئینها ، محافظت در مقابل استرس اکسیداتیو و انتقال لیپیدها میباشند. این مطالعه نشان میدهد که تغییرات دراماتیک در بیان ژن در بافتهای روده با بیان بیشتر از 2500 ژن که بوسیله مکمل سلنیوم تحت تثیر واقع شده اند و در کمتر از 100 ژن میتواند با اعمال تولید مثلی بصورت مستقیم یا غیر مستقیم در ارتباط باشد.

 در این مطالعه از چندین منبع سلنیوم استفاده شده که در جدول مشاهده میکنید.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Reffrences:

 

1- Edwinl, cooper.2010.JECM: TMU Proteomics Genomics Trenscriptomics  j exp clin med.2:43-46.

2-Roche, H.M.2004.Dietary lipids and gene expression. nutrigenomics research       groupe .999-1002.

3-Hartwing, A. 2001. Role of magnesium in genomic stability. mutation research.475:113-121.

4-Muller,M.Kerstan,S. 2003. Nutrigenomics:goals and strategies. Nature publition group.315-322.

5-kaput,j.,Rodriguez,R.L.2004.Nutrigenomics: the next frontier in the podtgenomic era.physiol genimics16:166-177.

6-Rist,M.,Wenzel,U.,Daniel,H.2006.Nutrition and food science go genomic. trends in biotechnology.172-179.

7-Afman,L.,MULLER,M.2006. Nutrigenomics: from molecular nutrition to prevention of disease.American diet association.569-577.

8-Kato,H.2008. Nutrigenomics: the cutting edge and asian perspectives.17:12-15.

9-Ardekani,A,M.,Jabbari,S. 2009. Nutrigenomics and cancer.reproductive biotechnology research.1:9-17

10-Kormman,K,S.,Martha,M,P.,Duff,G.2004.Genetic variations and inflammation: A Practical nutrigenomics opportunity.nutrition20:44-49.

11-Mathers,J,C.2006. Nutrition modulation of ageing: Genomic and epigenetic approaches. Mechanism of ageing and development.127:584-589

12-Geonzalez,A.,Lopez,B.,Beamont,J.2009.Genomics and proteomics in heart failure Research. Rev Esp Cardiol:62(3):305-314.

13-Mutch,D,M.,Wahli,W.,Williamson,G.2005.Nutrigenomics and nutrigenetic: the emerging. FASEB Journal.19:1602-1616.

14-Dawson, K, A. 2006. Nutrigenomics :  Feeding the genes for improved fertility. Animal production science.96:312-322.

 

 

+ نوشته شده در  یکشنبه 1389/09/07ساعت 8:7 بعد از ظهر  توسط محمد حسن افشاری  |